自動(dòng)化的廣義內(nèi)涵和發(fā)展趨勢(shì)

1、自動(dòng)化的廣義內(nèi)涵和發(fā)展趨勢(shì)制造自動(dòng)化技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)中的重要組成部分，也是當(dāng)今制造工程領(lǐng)域中涉及面廣、研究十分活躍 的技術(shù)。我國(guó)對(duì)制造自動(dòng)化技術(shù)的研究十分重視，近年來(lái)已在研究和應(yīng)用上作了大量工作。例如，國(guó)家 863 計(jì) 劃 CIMS 主題專門(mén)設(shè)置了 “制造自動(dòng)化 ”技術(shù)專題， 每年均設(shè)置了一定數(shù)量的研究課題； 全國(guó)高校中建立了 “全 國(guó)高等學(xué)校制造自動(dòng)化研究會(huì) ”，每?jī)赡暌淮螌W(xué)術(shù)大會(huì)， 圍繞制造自動(dòng)化主題作了大量研究。鑒于 “制造自動(dòng)化 ”這一名稱在我國(guó)出現(xiàn)的時(shí)間還不很長(zhǎng)， 同時(shí)又因其內(nèi)涵、 研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)均處于 不斷地發(fā)展和動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中，因此本文對(duì)制造自動(dòng)化的內(nèi)涵進(jìn)行了探討，對(duì)其研究

2、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)作了 分析和論述。1制造自動(dòng)化的廣義內(nèi)涵顧名思義， “制造自動(dòng)化 ”首先應(yīng)與 “制造 ”有關(guān)。傳統(tǒng)地理解，人們一般將 “制造 ”理解為產(chǎn)品的機(jī)械工藝過(guò)程或機(jī)械加工過(guò)程。例如著名的 Longman 詞 典對(duì)制造”（Manufacture）的解釋為通過(guò)機(jī)器進(jìn)行（產(chǎn)品）制作或生產(chǎn)，特別是適用于大批量”。2?！爸谱鬟^(guò)程 ”或稱為 “小制造概念 ”， 又稱為 “大制造概念 ”。實(shí)際應(yīng)用中，隨著人類生產(chǎn)力的發(fā)展， “制造”的概念和內(nèi)涵在 “范圍 ”和“過(guò)程”兩個(gè)方面大大拓展。范圍方面，制造涉 及的工業(yè)領(lǐng)域遠(yuǎn)非局限于機(jī)械制造，包括了機(jī)械、電子、化工、輕工、食品和軍工等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大量行業(yè)。 制造

3、業(yè)已被定義為將可用資源 （包括物料、 能源等 ）通過(guò)相應(yīng)過(guò)程、 轉(zhuǎn)化為可供人們使用和利用的工業(yè)品或生 活消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè) 1 。過(guò)程方面，制造不是僅指具體的工藝過(guò)程，而是包括市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工 藝過(guò)程、 裝配檢驗(yàn)和銷售服務(wù)等產(chǎn)品整個(gè)生命周期過(guò)程， 如國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì) 1990 年給 “制造”下的定義是： 制造是一個(gè)涉及制造工業(yè)中產(chǎn)品設(shè)計(jì)、物料選擇、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)過(guò)程、質(zhì)量保證、經(jīng)營(yíng)管理、市場(chǎng)銷售 和服務(wù)的一系列相關(guān)活動(dòng)和工作的總稱綜上所述，目前對(duì)制造有兩種理解，一是通常的制造概念，指產(chǎn)品的 如機(jī)械加工過(guò)程； 另一個(gè)是廣義制造概念， 包括產(chǎn)品整個(gè)生命周期過(guò)程， 兩者皆在使用，其概念范圍視具體

4、情況而定。當(dāng)時(shí)他在通用汽車公司工作，他認(rèn)為在一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中， 機(jī)器之間的零件轉(zhuǎn)移不用人去搬運(yùn)就是自動(dòng)化 （Automation） ”是美國(guó)人 D.S.Harder 于 1936 年提出的 3 自動(dòng)化 ”。這實(shí)質(zhì)是早期制造自動(dòng)化的概念。過(guò)去，人們對(duì)自動(dòng)化的理解或者說(shuō)自動(dòng)化的制造自動(dòng)化 （以下簡(jiǎn)稱自動(dòng)化 ）的概念是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展過(guò)程。功能目標(biāo)是以機(jī)械的動(dòng)作代替人力操作，自動(dòng)地完成特定的作業(yè)。這實(shí)質(zhì)上是自動(dòng)化代替人的體力勞動(dòng)的 觀點(diǎn)。后來(lái)隨著電子和信息技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，自動(dòng)化的概念已擴(kuò)展為用 機(jī)器 （包括計(jì)算機(jī) ）不僅代替人的體力勞動(dòng)而且還代替或輔助腦力勞動(dòng)，以自動(dòng)地完成特

5、定的作業(yè)。今天看來(lái)自動(dòng)化的上述概念也還不完善。把自動(dòng)化的功能目標(biāo)看成是用機(jī)器代替人的體力勞動(dòng)或腦力 勞動(dòng)是比較狹窄的理解。這種理解甚至在某種程度上阻礙了自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，例如，有人就認(rèn)為，中國(guó) 人多，搞自動(dòng)化沒(méi)有很大的必要。今天，制造自動(dòng)化已遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破了上述傳統(tǒng)的概念，具有更加寬廣和深刻的內(nèi)涵。制造自動(dòng)化的廣義內(nèi) 涵至少包括以下幾點(diǎn)：(1) 在形式方面，制造自動(dòng)化有三個(gè)方面的含義：代替人的體力勞動(dòng)。代替或輔助人的腦力勞動(dòng)。制造系統(tǒng)中人、機(jī)及整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、管理、控制和優(yōu)化。(2) 在功能方面，制造自動(dòng)化代替人的體力勞動(dòng)或腦力勞動(dòng)僅僅是制造自動(dòng)化功能目標(biāo)體系的一部分。 制造自動(dòng)化的功能目標(biāo)是多方面

6、的，已形成一個(gè)有機(jī)體系。此體系可用如圖 1 所示的功能目標(biāo)模型描述。 此功能目標(biāo)模型簡(jiǎn)稱 TQCSE模型，其中T表示時(shí)間(Time) , Q表示質(zhì)量(Quality) , C表示成本(Cost) , S 表示服務(wù) (Service) ， E 表示環(huán)境友善性 (Environment) 。TQCSE 模型中的 T 有兩方面的含義，一是指采用自動(dòng)化技術(shù)，能縮短產(chǎn)品制造周期，產(chǎn)品上市快； 二是提高生產(chǎn)率。 Q 的含義是采用自動(dòng)化系統(tǒng)，能提高和保證產(chǎn)品質(zhì)量。 C 的含義是采用自動(dòng)化技術(shù)能有 效地降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。 S 也有兩方面的含義，一是利用自動(dòng)化技術(shù)，更好地做好市場(chǎng)服務(wù)工作； 二是利用自動(dòng)化

7、技術(shù)，替代或減輕制造人員的體力和腦力勞動(dòng)，直接為制造人員服務(wù)。E 的含義是制造自動(dòng)化應(yīng)該有利于充分利用資源，減少?gòu)U棄物和環(huán)境污染，有利于實(shí)現(xiàn)綠色制造。TQCSE 模型還表明， T、Q、C、S、E 是相互關(guān)聯(lián)的，它們構(gòu)成了一個(gè)制造自動(dòng)化功能目標(biāo)的有機(jī)體 系。(3) 在范圍方面， 制造自動(dòng)化不僅涉及到具體生產(chǎn)制造過(guò)程， 而是涉及產(chǎn)品生命周期所有過(guò)程。2制造自動(dòng)化技術(shù)的研究現(xiàn)狀正如本文前言所述，國(guó)內(nèi)外對(duì)制造自動(dòng)化技術(shù)的研究非常重視，已經(jīng)進(jìn)行了大量研究。綜合而言，制 造自動(dòng)化技術(shù)的研究現(xiàn)狀主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。2.1 制造系統(tǒng)中的集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)已成為制造自動(dòng)化研究中熱點(diǎn)問(wèn)題制造自動(dòng)化技術(shù)研究過(guò)去

8、主要集中在單元和專門(mén)技術(shù)的研究中，這些技術(shù)包括控制技術(shù)(如數(shù)控技術(shù)、過(guò)程控制和過(guò)程監(jiān)控等 )和計(jì)算機(jī)輔助技術(shù) (如 CAD 、CAPP 、 CAM 和 CAE 等 )等。近年來(lái)，在上述單元技 術(shù)和專門(mén)技術(shù)繼續(xù)發(fā)展的同時(shí)，制造系統(tǒng)中的集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)的研究發(fā)展迅速，已成為制造自動(dòng)化研 究中的熱點(diǎn)。制造系統(tǒng)中的集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)涉及面很廣。其中集成技術(shù)包括制造系統(tǒng)中的信息集成和功能集成技術(shù)（如CIMS）、過(guò)程集成技術(shù)（如并行工程CE）、企業(yè)間集成技術(shù)（如敏捷制造AM）等；系統(tǒng)技術(shù)包括制造 系統(tǒng)分析技術(shù)、制造系統(tǒng)建模技術(shù)、制造系統(tǒng)運(yùn)籌技術(shù)、制造系統(tǒng)管理技術(shù)和制造系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)等等。2.2 更加注重研

9、究制造自動(dòng)化系統(tǒng)中人的作用的發(fā)揮在過(guò)去一段時(shí)期，人們?cè)J(rèn)為全盤(pán)自動(dòng)化和無(wú)人化工廠或車間是制造自動(dòng)化發(fā)展的目標(biāo)。隨著實(shí)踐的 深入和一些無(wú)人化工廠實(shí)施的失敗，人們對(duì)無(wú)人制造自動(dòng)化問(wèn)題進(jìn)行了反思，并對(duì)于人在制造自動(dòng)化系統(tǒng) 中有著機(jī)器不可替代的重要作用進(jìn)行了重新認(rèn)識(shí)。有鑒于此，國(guó)內(nèi)外對(duì)于如何將人與制造系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合， 在理論與技術(shù)上展開(kāi)了積極的探索。近年來(lái)，提出了 “人機(jī)一體化制造系統(tǒng) ”、 “以人為中心的制造系統(tǒng) ”等新 思想，其內(nèi)涵就是發(fā)揮人的核心作用，采用人 機(jī)一體的技術(shù)路線，將人作為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的有機(jī)組成部分， 使人與機(jī)器處于優(yōu)化合作的地位，實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)中人與機(jī)器一體化的人機(jī)集成的決策機(jī)制，以取得

10、制造系 統(tǒng)的最佳效益。目前，圍繞人機(jī)集成問(wèn)題國(guó)內(nèi)外正在進(jìn)行大量研究。2.3 單元系統(tǒng)的研究仍然占有重要的位置單元系統(tǒng)是以一臺(tái)或多臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備和物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)為主體，在計(jì)算機(jī)統(tǒng)一控制管理下，可進(jìn)行多 品種、中小批量零件自動(dòng)化加工生產(chǎn)的機(jī)械加工系統(tǒng)的總稱。它是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS） 的重要組成部分，是自動(dòng)化工廠車間作業(yè)計(jì)劃的分解決策層和具體執(zhí)行機(jī)構(gòu)。國(guó)內(nèi)外制造行業(yè)在單元系統(tǒng)的理論和技 術(shù)研究方面投入了大量的人力物力， 因此單元技術(shù)無(wú)論是軟件還是硬件均有迅速的發(fā)展。例如：美國(guó) Manufacturing Engineering 高級(jí)編輯 Robert B.Aronson 最近專門(mén)發(fā)表綜合評(píng)論

11、文章 “數(shù) 控單元（系統(tǒng)）的最新進(jìn)展 ”5，對(duì)數(shù)控單元系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了綜述，其中指出：“單元（系統(tǒng)）目前已經(jīng)開(kāi)始影響和支配著美國(guó)制造業(yè)。 ” Manufaturing Engineering 的另一編輯也同時(shí)撰文6介紹了單元系統(tǒng)在美國(guó)波音公司中所發(fā)揮的巨大作用。近年來(lái)又提出了一種基于多主體（Multi-Agent） 的單元化制造系統(tǒng)，其研究正在興起。2.4 制造過(guò)程的計(jì)劃和調(diào)度研究十分活躍，但實(shí)用化的成果還不多見(jiàn)美國(guó) Ingersoll 銑床公司曾分析了在傳統(tǒng)的制造工廠中從原材料進(jìn)廠到產(chǎn)品出廠的制造過(guò)程。結(jié)果表明，對(duì)一個(gè)機(jī)械零件來(lái)說(shuō)， 只有 5%的時(shí)間是在機(jī)床上； 95%的時(shí)間中， 零件在

12、不同的地方和不同的機(jī)床之間運(yùn) 輸或等待。減少這 95% 的時(shí)間，是提高制造生產(chǎn)率的重要方向。優(yōu)化制造過(guò)程的計(jì)劃和調(diào)度是減少95% 的時(shí)間的主要手段。有鑒于此，國(guó)內(nèi)外對(duì)制造過(guò)程的計(jì)劃和調(diào)度的研究非?；钴S，已發(fā)表了大量研究論文和 研究成果。僅以新加坡兩年一度的國(guó)際 CIM 大會(huì)為例，最近幾屆的大會(huì)論文集中，計(jì)劃和調(diào)度方面的研究 均占相當(dāng)一部分。制造過(guò)程的計(jì)劃和調(diào)度的研究方面雖然已取得大量研究成果，但由于制造過(guò)程的復(fù)雜性和隨機(jī)性，使得能進(jìn)入實(shí)用化的特別是適用面較大的研究成果很少， 大量研究還有待于進(jìn)一步深化。2.5 柔性制造技術(shù)的研究向著深度和廣義發(fā)展一提到柔性制造技術(shù)，人們往往首先想到柔性制造系統(tǒng)

13、 FMS 。最早的 FMS 是 1967 年由英國(guó) Molins 公司研制的“System 24”3，至今已有30余年歷史。目前FMS已在發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛應(yīng)用。雖然FMS的研但由于其不僅注重信息流的集成， 也 FMS 的投資中占有相當(dāng)大的比重，且 FMS 因此 FMS 也具有投資大、 見(jiàn)效慢和可靠性究已有較長(zhǎng)歷史，但由于其復(fù)雜性和不斷地發(fā)展，至今仍有大量學(xué)者對(duì)此進(jìn)行研究。目前的研究主要圍繞 FMS 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制、管理和優(yōu)化運(yùn)行在進(jìn)行。柔性制造系統(tǒng) FMS 雖然具有自動(dòng)化程度高和運(yùn)行效率高等優(yōu)點(diǎn)， 特別強(qiáng)調(diào)物料流的集成與自動(dòng)化，物流自動(dòng)化設(shè)備投資在整個(gè) 的運(yùn)行可靠性在很大程度上依賴于物流自動(dòng)化設(shè)

14、備的正常運(yùn)行， 相對(duì)較差等不足。Distributed numerical control ，即計(jì)算機(jī)直接數(shù)，即分7。DNC 技術(shù)近年來(lái)得到了很大發(fā)展。早期的 DNC 是指 控。目前我們說(shuō)的 DNC 包括兩種情況：一是為計(jì)算機(jī)直接數(shù)控，另一指是 Direct numerical control 布式數(shù)控。本文所說(shuō)的 DNC 主要指后者。 DNC( 分布式數(shù)控 )強(qiáng)調(diào)信息的集成與信息流的自動(dòng)化，物料流的 控制與執(zhí)行可大量介入人機(jī)交互。相對(duì) FMS 來(lái)說(shuō)， DNC 具有投資小、見(jiàn)效快、柔性好和可靠性高等特點(diǎn)， 因而近年來(lái)的研究非常活躍柔性制造技術(shù)的基礎(chǔ)是數(shù)控。 數(shù)控技術(shù)雖然已有 40 多年歷史，

15、但至今仍在不斷完善和發(fā)展。一些新的 數(shù)控系統(tǒng)在不斷涌現(xiàn)。2.6 適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)模式的制造環(huán)境的研究正在興起當(dāng)前，及時(shí)制生產(chǎn) (Just in time) 、并行工程 (Concurrent engineering) 、精良生產(chǎn) (Lean production) 、敏 捷制造 (Agile manufacturing) 等現(xiàn)代制造模式的提出和研究推動(dòng)了制造自動(dòng)化技術(shù)研究和應(yīng)用的發(fā)展， 以適 應(yīng)現(xiàn)代制造模式應(yīng)用的需要。例如： 圍繞敏捷制造這一 21 世紀(jì)占主導(dǎo)地位的制造模式的研究， 對(duì)制造自動(dòng)化系統(tǒng)中的敏捷制造問(wèn)題 的研究越來(lái)越受到重視。主要問(wèn)題包括敏捷制造模式下的制造自動(dòng)化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、高效柔性

16、制造系統(tǒng)的 建模與重構(gòu)、制造能力測(cè)量、評(píng)價(jià)與控制和制造加工過(guò)程的擬實(shí)制造等等。2.7 底層加工系統(tǒng)的智能化和集成化研究越來(lái)越活躍如目前世界上 IMS 計(jì)劃中，提出了智能完備制造系統(tǒng) HMS(Holonic manufacturing system) ， HMS 是 由智能完備單元復(fù)合而成；其底層設(shè)備具有開(kāi)放、自律、合作、適應(yīng)柔性、可靠、易集成和魯棒性好等特 性。另外，目前世界上剛剛出現(xiàn)的虛擬軸機(jī)床，變革了傳統(tǒng)機(jī)床的工作原理，其性能上有許多獨(dú)特優(yōu)勢(shì)， 特別是有利于實(shí)現(xiàn)車間內(nèi)各虛擬軸機(jī)床的控制和集成。 又如快速原型制造 (Rapid prototyping) 是一種有利于 實(shí)現(xiàn)集成制造的新技術(shù)，近

17、年來(lái)的研究非?；钴S。3制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)六化 ”簡(jiǎn)要描述。即制造全球化、制造敏捷近年來(lái)，制造自動(dòng)化技術(shù)的研究發(fā)展迅速，其發(fā)展趨勢(shì)可用化、制造網(wǎng)絡(luò)化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。3.1 制造全球化Internet 技術(shù)的發(fā)展，制造全制造全球化的概念出于美日歐等發(fā)達(dá)國(guó)家的智能系統(tǒng)計(jì)劃。近年來(lái)隨著球化的研究和應(yīng)用發(fā)展迅速。制造全球化包括的內(nèi)容非常廣泛，主要的有：市場(chǎng)的國(guó)際化，產(chǎn)品銷售的全球網(wǎng)絡(luò)正在形成。產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的國(guó)際合作。產(chǎn)品制造的跨國(guó)化。制造企業(yè)在世界范圍內(nèi)的重組與集成，如動(dòng)態(tài)聯(lián)盟公司。制造資源的跨地區(qū)、跨國(guó)家的協(xié)調(diào)、共享和優(yōu)化利用。全球制造的體系結(jié)構(gòu)將要形成。3.2 制造敏捷

18、化敏捷制造是一種面向 21 世紀(jì)的制造戰(zhàn)略和現(xiàn)代制造模式，當(dāng)前全球范圍內(nèi)敏捷制造的研究十分活躍。 敏捷制造是對(duì)廣義制造系統(tǒng)而言。制造環(huán)境和制造過(guò)程的敏捷性問(wèn)題是敏捷制造的重要組成部分。敏捷化 是制造環(huán)境和制造過(guò)程面向 21 世紀(jì)制造活動(dòng)的必然趨勢(shì)。制造環(huán)境和制造過(guò)程的敏捷化包括的內(nèi)容很廣， 如：柔性：包括機(jī)器柔性、工藝柔性、運(yùn)行柔性和擴(kuò)展柔性等。重構(gòu)能力：能實(shí)現(xiàn)快速重組重構(gòu)，增強(qiáng)對(duì)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的快速響應(yīng)能力?？焖倩募芍圃旃に嚕喝缈焖僭椭圃?RPM ，是一種 CAD/CAM 的集成工藝。3.3 制造網(wǎng)絡(luò)化當(dāng)前由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特別是 Internet/Intranet 技術(shù)的迅速發(fā)展，正在給企業(yè)制

19、造活動(dòng)帶來(lái)新的變革， 其影 響的深度、廣度和發(fā)展速度往往遠(yuǎn)超過(guò)人們的預(yù)測(cè)。 正如 1997 年 10 月在新加坡召開(kāi)的第四屆國(guó)際 CIM 大 會(huì)上，大會(huì)主席 Robert Gay 博士指出： “自 1995 年的第三屆國(guó)際 CIM 大會(huì)以來(lái)，基于 Internet 的生產(chǎn)經(jīng) 營(yíng)活動(dòng)是出人意料地迅猛增長(zhǎng) 7 ”。又如美國(guó) Manufacturing Engineering 雜志高級(jí)編輯 Jean V.Owin 最近專門(mén)撰文論述了基于 Internet 的制造的重大意義和應(yīng)用情況基于網(wǎng)絡(luò)的制造，包括以下幾個(gè)方面：(1) 制造環(huán)境內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的集成。8。(2) 制造環(huán)境與整個(gè)制造企業(yè)的

20、網(wǎng)絡(luò)化， 實(shí)現(xiàn)制造環(huán)境與企業(yè)中工程設(shè)計(jì)、 管理信息系統(tǒng)等各子系統(tǒng)的 集成。(3) 企業(yè)與企業(yè)間的網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間的資源共享、組合與優(yōu)化利用。(4) 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)異地制造?？傊圃斓木W(wǎng)絡(luò)化， 特別是基于 Internet/Intranet 的制造已成為重要的發(fā)展趨勢(shì)。3.4 制造虛擬化制造虛擬化主要指虛擬制造，又稱擬實(shí)制造。虛擬制造 (Virtual manufacturing) 是以制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)支持的系統(tǒng)建模技術(shù)和仿真技術(shù)為基礎(chǔ)， 集現(xiàn)代制造工藝、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、并行工程、人工智能、人工現(xiàn)實(shí)技術(shù)和多媒體技術(shù)等多種高新技術(shù)為一 體，由多學(xué)科知識(shí)形成的一種綜合系統(tǒng)技術(shù)。它將現(xiàn)實(shí)制造環(huán)境

21、及其制造過(guò)程通過(guò)建立系統(tǒng)模型映射到計(jì) 算機(jī)及其相關(guān)技術(shù)所支撐的虛擬環(huán)境中，在虛擬環(huán)境下模擬現(xiàn)實(shí)制造環(huán)境及其制造過(guò)程的一切活動(dòng)和產(chǎn)品 制造全過(guò)程，并對(duì)產(chǎn)品制造及制造系統(tǒng)的行為進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。虛擬制造的研究正越來(lái)越受到重視。 如：美國(guó)政府制定的 TEAM( 敏捷制造使能計(jì)劃 )包括 5 個(gè)重點(diǎn)研究 領(lǐng)域，虛擬制造是其中之一。虛擬制造是實(shí)現(xiàn)敏捷制造的重要關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要； 同時(shí)虛擬制造將在今后發(fā)展成為很大的軟件產(chǎn)業(yè)， 我們應(yīng)充分注意到這個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。3.5 制造智能化智能制造將是未來(lái)制造自動(dòng)化發(fā)展的重要方向。所謂智能制造系統(tǒng)是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它

22、在制造過(guò)程中能 進(jìn)行智能活動(dòng)，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。智能制造技術(shù)的宗旨在于通過(guò)人與智能機(jī)器的合 作共事，去擴(kuò)大、延伸和部分地取代人類專家在制造過(guò)程中的腦力勞動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的優(yōu)化。有人預(yù)言下一世紀(jì)的制造工業(yè)將由兩個(gè)"來(lái)標(biāo)識(shí)，即Integration(集成)和Intelligence(智能)。3.6 制造綠色化環(huán)境、資源、人口是當(dāng)今人類社會(huì)面臨的三大主要問(wèn)題。特別是環(huán)境問(wèn)題，其惡化程度與日劇增，正 在對(duì)人類社會(huì)的生存與發(fā)展造成嚴(yán)重威脅。 近年來(lái)的研究和實(shí)踐使人們認(rèn)識(shí)到環(huán)境問(wèn)題決非是孤立存在的， 它和資源、人口兩問(wèn)題有著根本性的內(nèi)在聯(lián)系。特別是資源問(wèn)題，它不僅涉及人類世界

23、有限的資源如何利 用，而且它又是產(chǎn)生環(huán)境問(wèn)題的主要根源。于時(shí)，近年來(lái)，一個(gè)新的概念已經(jīng)提出：最有效地利用資源和 最低限度地產(chǎn)生廢棄物，是當(dāng)前世界上環(huán)境問(wèn)題的治本之道。制造業(yè)量大面廣，對(duì)環(huán)境的總體影響很大?？梢哉f(shuō)，制造業(yè)一方面是創(chuàng)造人類財(cái)富的支柱產(chǎn)業(yè)，但同 時(shí)又是當(dāng)前環(huán)境污染的主要源頭。有鑒于此，如何使制造業(yè)盡可能少地產(chǎn)生環(huán)境污染是當(dāng)前環(huán)境問(wèn)題研究 的一個(gè)重要方面。 于是一個(gè)新概念 綠色制造 (Green manufacturing) 10 由此產(chǎn)生。綠色制造是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包 裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，對(duì)環(huán)境的影

24、響(負(fù)作用 )最小，資源效率最高。綠色制造是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在制造業(yè)中的體現(xiàn)， 或者說(shuō)綠色制造是現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展模式。綠色制造涉及的面很廣 11 ，涉及到產(chǎn)品的整個(gè)生命周期和多生命周期。對(duì)制造環(huán)境和制造過(guò)程而 言，綠色制造主要涉及到資源的優(yōu)化利用、清潔生產(chǎn)和廢棄物的最少化及綜合利用。綠色制造是目前和將 來(lái)制造自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該予以充分考慮的一個(gè)重大問(wèn)題。4結(jié)論制造自動(dòng)化是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念，有著十分廣泛和深刻的內(nèi)涵。目前制造自動(dòng)化技術(shù)的研究非?；钴S，主 要表現(xiàn)在制造系統(tǒng)中的集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)、人機(jī)一體化制造系統(tǒng)、制造單元技術(shù)、制造過(guò)程的計(jì)劃和調(diào) 度、柔性制造技術(shù)和適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)模式的制造環(huán)境的研究方面。 制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)可用 “六化 ”簡(jiǎn)要 描述，即制造全球化、制造敏捷化、制造網(wǎng)絡(luò)化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。參考文獻(xiàn)1劉飛，楊丹，陳進(jìn) .制造系統(tǒng)工程 .北京:國(guó)防工業(yè)出版社，1996.2Chisholm A W J. Nomencl